什么是美国电力工业?

[拼音]：Meiguo dianli gongye

[外文]：electric power of USA

美国是世界上电力工业最发达的国家。其发电装机容量、机组容量、年发电量均居世界第一位。

美国电力工业的发展已有百余年的历史。1882年，由爱迪生电气公司经营的世界第一座商业性发电站（装机容量约670千瓦）在纽约市投运，采用直流供电。继爱迪生电气公司开创直流配电系统后不久，在西屋电气公司出现了交流供电系统，1886年又发明了交流变压器，使交流系统的优越性日趋明显。19世纪末和20世纪初，交流系统得到迅速发展，并取代了直流供电系统。

美国电力工业的发展速度始终超前于国民经济发展的速度。在全国发电量为3000亿千瓦小时时(1947)，用了20年的时间翻了两番，1967年达13000亿千瓦小时以上。电力增长的超前系数（电力d性系数）达 2左右。此后的20年，由于“石油危机”等因素，电力增长速度减慢，年平均增长率为3～4％，但仍超前于国民经济的发展速度。1989年，全美总发电量为29582亿千瓦时，装机总容量为6.85亿千瓦，居世界首位。发电用能源占一次能源总消费的比重为33％。这一比重逐年增长，反映了电气化程度的不断提高。到2000年，这一比重将增至45％以上。用电构成主要是三大用电部类:工业用电占38％，生活用电占34％，商业用电占26％。随着工业电气化程度的提高，单位产值电耗上升，而单位产值能耗却不断下降，如1960年每美元产值电耗为0.9千瓦小时，能耗为1.65千克标准煤。1980年，前者增加到1.25千瓦小时，而后者却下降为1.35千克标准煤。与此同时，生活用电水平也不断提高。1980年，美国年人均生活用电为9536千瓦小时，远远超过世界其他国家。

美国电力工业的所有制格局由私营电力公司、联邦政府经营的电力局、市政公营电力公司和农电合作社4种形式的电力企业构成，并从20世纪30年代初开始形成，一直延续至今。私营电力公司几经合并，已由2000余家变为240家，其发电装机容量和年发电量占全国总数的78％； 联邦政府经营的6个电力局（田纳西流域管理局、邦维尔电力局、西南电力局、阿拉斯加电力局、东南电力局和西部地区电力局）和1900家市政公营电力公司，发电装机和发电量分别占全国总数的20％和19％。农村电气化计划由1936年开始执行，由内务部的农村电气化局(REA) 向全国各农电合作社贷款，经20多年的努力，全美基本实现农村电气化。现有农电合作社1000余个，装机1850万千瓦。

为了提高经营效率，保证供、需双方的利益，无论是公营或私营的公用电力事业，一般都由地方政府授予在一定供电区域内的独家经营权，并设公用事业委员会对其进行管制。1968年，成立了北美电力可靠性协会(NERC)，美国大陆的全部公、私营公用电力公司基本都参加了这个协会。NERC对全美的电力系统和可靠性方面进行管理。按照地理位置和联网关系，全美共分为9个协作区。加拿大与美国相邻各省的公用电力系统均已分别与美国各有关协作区系统相联。NERC每年提出全美电力系统年度运行报告，编写今后十年电力发展预测报告，并在季节性高峰到来之前，提出各安全协作区的电力供应保证情况。

美国的发电能源主要是矿物燃料，火电比重一直占70％左右，火电中又以煤电为主，特别是1973年“石油危机”以来，煤电比重不断增长，1984年煤电比重由1972年的44％增加为56％，油电和天然气发电相应地由37％下降到17％。与此同时，由于易开发的水电减少，水电比重由15.6％下降到13.3％;核电比重由3.1%增加到13.5％。

在发电设备方面，美国现有火电装机4.97亿千瓦。早在1930年，世界第一台20万千瓦机组在美国投入运行；接着在1955、1960和1965年分别投入了第一台30万千瓦、50万千瓦和 100万千瓦机组。这是单机容量迅速发展的高潮时期，大致每隔5年左右单机容量翻一番，这对加快电力建设速度、降低造价和发电成本起了相当大的作用。此后，由于发电效率和运行可靠性方面的原因，放慢了机组容量增长的速度。1973年，第一台130万千瓦机组在肯勃兰电厂投运(世界最大的常规火电机组)之后，即未出现更大容量的机组。80年代，美国倾向于采用50～60万千瓦中等容量的机组，机组参数大多采用亚临界压力，汽温538/538℃。

美国在70、80年代的水电建设，主要是扩建原有水电站和发展抽水蓄能电站，以满足系统运动的需要。现有水电装机9042万千瓦(1989)，预计到2000年，抽水蓄能电站的装机将达5000万千瓦，占水电总装机（1.31亿千瓦）的38％以上。量大的常规水电站仍是大古力水电站，其装机容量将由80年代的618万千瓦扩建到90年代的888万千瓦，最大单机容量为70万千瓦。

美国核电发展的高潮是在60年代中期开始的，经历了10年左右的高速发展阶段，现有核电装机9795万千瓦(1989)，主要堆型是压水堆和沸水堆。在70年代后期，由于电力需求的增长减缓，加之对核电站的规程限制越来越严，特别是1979年的三英里岛核事故，使核电建设的速度大大放慢，但从总的能源平衡来看，核电的比重在今后仍会不断提高。

美国电力系统的电压等级较为复杂，从110～765千伏之间共有8个电压等级（即765、500、345、287.5、230、161、138、115千伏）。按9个协作区划分，有5个协作区（MAAC，SERC， MARCA， SWPP 和 WSCC ）采用500/345(230)/138系列，3个协作区(NPCC，ECAR，MAIN)采用 765/345(230)/138系列，得克萨斯(ERCOT)为345/230/138系列。最长的500千伏线路是西海岸太平洋联络线，全长1520公里，共两条线，将西北部水电送至西南部加利福尼亚州负荷中心，与其并行一条±400千伏直流线路，送电容量近400万千瓦。美国的500千伏线路总长度已达36000公里，加上70000公里的345千伏线路，形成了美国电力系统的主要干线。另外，在东中部和东北3个协作区还分布有3000余公里的765千伏线路，其中大部分集中在ECAR的AEP（美国电力公司）系统。这些765千伏线路的特点是短距离大容量输电，主要是把矿口电厂和核电厂的电力送往负荷中心。

美国电力系统已形成 3个并列运行的联合电力系统。

（1）东部联合电力系统，包括互联系统协调小组(ISG)、宾夕法尼亚-新泽西－马里兰州联合电力系统(PJM)和东部联合电力系统(CANUSE)，共有189家电力公司参加，总装机容量达43500万千瓦，除WSCC和ERCOT两个协作区外，均已联入这个联合系统。

（2）西部联合电力系统，包括WSCC协作区的4个联合电力系统，总装机容量为10800万千瓦。

（3）得克萨斯联合电力系统。3个联合系统彼此之间是单独运行的，而东、西两大联合系统之间有220千伏联络线与直流“背靠背”换流站互联。在运行可靠性方面，大部分协作区采用LOLP10年1天的准则。关于加强全美国联合系统的问题，已提出了采用直流高压和交流特高压两种方案。目前特高压输电的研究工作正在进行，共建有3个特高压试验站，即AEP和ASEA在印第安纳州的试验站，GE公司和EPRI的 1000～1500千伏试验系统，以及BPA的1200千伏试验线路。可分别对变电所的主要设备、特高压线路的电气和机械性能进行试验研究。